¿Cuáles son las propiedades de la luz? La información básica sobre la física de la luz y la pirámide de luz de color.
Los físicos han entendido que las propiedades de la luz son completamente fundamentales para nuestra comprensión del universo, sin embargo, la definición de estas propiedades ha resultado difícil de dilucidar.
¿Qué es la luz? ¿De qué está compuesta la luz? ¿La luz obedece a la física clásica? Estas preguntas son importantes para responder cuando se consideran fenómenos físicos que involucran la luz.
Einstein hizo uno de los descubrimientos más importantes relacionados con la luz en 1905. Einstein propuso una teoría llamada efecto fotoeléctrico, que tiene importantes aplicaciones en el mundo real. El principio básico de efecto fotoeléctrico del efecto fotoeléctrico establece que a medida que los electrones absorben energía debido a la luz entrante, estos electrones pueden generar suficiente energía de ese material (sólido, líquido o gas).
Este descubrimiento fue fundamental para describir la luz porque explicaba que la luz se transportaba como paquetes cuantificados de energía. Por ejemplo, los electrones solo pueden emitirse si absorben una frecuencia específica de luz (Energía = hf, donde h es la constante de Planck yf es la frecuencia). Si el paquete de luz cuantificado no coincide con la energía requerida por el electrón que se va a emitir, entonces ese electrón permanecerá en la órbita del átomo.
Este descubrimiento crucial ganó el Premio Nobel a Einstein en 1921. Las aplicaciones reales del efecto fotoeléctrico pueden verse fácilmente hoy. En un esfuerzo por ser más respetuosos con el medio ambiente, muchos países del mundo han adoptado políticas para aumentar la proporción de energía solar derivada para satisfacer las demandas de energía. Los paneles solares utilizan el efecto fotoeléctrico de Einstein porque la luz solar absorbida se utiliza para liberar electrones en los paneles solares, que luego crean una corriente eléctrica que puede aprovecharse para funcionar.
Ha sido difícil entender la naturaleza de la luz porque no obedece a la física clásica. Algunas propiedades de la luz son tan poco intuitivas para la vida cotidiana que es difícil para nosotros envolver nuestras cabezas. El artículo de relatividad especial de Einstein en 1905 realmente proporcionó extrañas implicaciones debido a la naturaleza de la luz.
Una cosa que Einstein notó fue que la velocidad de la luz es constante a pesar del marco de referencia. Imagínese si el automóvil va a 100 km / h en dirección norte y el automóvil B va a 100 km / h en dirección sur. La física clásica nos diría que en relación con el auto A, el auto B está yendo a 200 km / h. ¿Cuál sería la velocidad de la luz si una persona va a 1.000.000 m / sy se acerca a un haz de luz? ¿Serán las velocidades aditivas e iguales a 301,000,000? La respuesta es no.
La velocidad de la luz siempre se mide en 300,000,000 m / s a pesar de la velocidad de los observadores en diferentes marcos de referencia. Las consecuencias de este límite superior finito en la velocidad de la luz proporcionan consecuencias interesantes que pueden ser difíciles de entender.
Al tener un límite superior en la velocidad de la luz, observamos cosas extrañas cuando un objeto se acerca a la velocidad de la luz. Para ser claros, las consecuencias relativistas son solo la velocidad de la luz observada cuando la velocidad de un objeto es al menos la mitad de la luz. Durante muchos siglos se pensó que el tiempo es constante. No importa a dónde vayas en el universo, el tiempo corre a una velocidad constante. Para muchos, el concepto de aceleración o desaceleración del tiempo simplemente parecía una creación de Hollywood, pero se demuestra que es cierto en el mundo físico. La ecuación simple c = d / t puede usarse para explicar algunos de los resultados de este fenómeno.
A medida que un objeto se acerca a la velocidad de la luz, o velocidades relativistas, aumenta la distancia recorrida. Sin embargo, la velocidad de la luz permanece constante y, por lo tanto, el tiempo también debe aumentar para mantener la luz constante. Por lo tanto, a medida que se acerca la velocidad de la luz, los relojes suenan más lentamente.
Otras consecuencias de viajar a la velocidad de la luz incluyen un aumento en la contracción de masa y longitud. Una cosa a tener en cuenta es que los objetos con masa no pueden moverse a la velocidad de la luz. La razón de esto es que a medida que aumenta la velocidad de ese objeto, también lo hace la masa. Por lo tanto, se requiere una cantidad infinita de energía para empujar ese objeto a la velocidad de la luz.
El resultado de que los relojes suenan más lentamente cuando se acerca la velocidad de la luz proviene de un experimento mental realizado por Einstein. Mientras viajaba en un tren en Berna, Suiza, Einstein pensó cómo sería si el tren acelerara a la velocidad de la luz. Lo que notó revolucionaría la forma en que entendemos el universo. Einstein pensó que si el tren alcanzara hipotéticamente la velocidad de la luz, la luz de la torre del reloj a una distancia lejana, tardaría más en llegar a él. En otras palabras, el reloj hará tictac más lento para aquellos en el tren que viajan a la velocidad de la luz.
